Изобретатель - природа - [59]

Выявленная ташкентскими и московскими учеными закономерность подтвердилась при изучении дагестанского землетрясения 1968 года - накануне катастрофы концентрация радона в термоминеральной воде возросла в три раза. Аналогичное явление было обнаружено и в других сейсмоактивных районах.

Чем же объясняется повышение содержания радона перед землетрясением и почему именно этому, а не какому-нибудь другому элементу, выделяющемуся из пород перед подземной бурей, уделяют первостепенное внимание сейсмологи и гидрологи?

Дело в том, что в любом грунте есть вода. Пропитывая породы, она на своем пути растворяет различные химические элементы, находящиеся в них. Но в любой породе есть мелкие поры, заполненные газами. Вода в них не проникает, слишком они малы. Значит, если бы газ вышел из пор и вода попала бы в них, изменился бы и ее состав. А теперь представьте себе, что в одном из сейсмоактивных районов назревает подземная буря. Мы уже говорили, что перед землетрясением в земле нарастают внутренние напряжения. Колоссальное давление в очаге землетрясения приводит к растяжению пород, к разрушению многих пор, к образованию трещин. В образовавшиеся пустоты, естественно, устремляется вода. Интенсивно пробиваясь по тонким трещинкам к поверхности земли, она растворяет на своем пути вещества, не доступные ей раньше. Изменяется химический состав воды. В водоносных слоях повышается концентрация выделяющихся из пород радона, терона, урана, углерода, гелия и многих других элементов. Из них радон - лучший индикатор подземных процессов. У него два важнейших преимущества перед другими элементами. Первое: инертный радон не вступает ни в какие химические реакции, то есть не "отвлекается" по пути к поверхности земли. Второе: радон недолговечен, период его полураспада немногим более трех с половиной суток. После этого его концентрация в воде становится прежней. Все же другие элементы накапливаются в воде в течение длительного времени, и поэтому точной картины изменения ее состава нельзя увидеть. Этим и объясняется то большое внимание, которое сейсмологи и гидрологи уделяют эмиссии радона из земных слоев. Радон очень "гибкий инструмент" для наблюдений за меняющимися со временем процессами в глубинах земли. Не менее важно и то, что до водоносных слоев пробурить скважину значительно легче, чем в глубину, до очага землетрясения, К этому следует добавить: радиоактивность радона позволяет применять для измерений несложные по конструкции счетчики. Институт сейсмологии уже наладил непрерывное автоматическое измерение количества радона в минеральной воде. Чем сильнее ожидаемый подземный толчок, тем четче его можно предвидеть по графикам концентрации радона.

И все же у оперативного, краткосрочного "радонового прогноза" землетрясений имеется одно "но". Пока неизвестно, для всех ли мест земного шара годится этот метод прогнозирования, все ли подземные бури он может предсказать. Так, например, на Курильском полигоне, где сильные землетрясения происходят очень часто, радоновый прогноз не проявил себя. "Во многих случаях, - рассказывает доктор технических наук Ф. И. Монахов, - мы не обнаружили даже сколь-нибудь заметного изменения содержания радона в подземных водах, что считается предвестником сейсмической активности".

В последние годы большую популярность в научном мире приобрел метод прогнозирования землетрясений по аномалии изменений скорости объемных сейсмических волн перед сильным толчком. В основе его лежит регистрация резкого разрыва и расширение горных пород вдоль зоны разлома в земных недрах, когда напряжение в них достигает критической точки. В результате разрывов в насыщенных водой породах образуется множество крошечных полостей. Это замедляет скорость прохождения через породы продольных волн (волн давления, Р-волн), которые идут быстрее по трещинам, наполненным водой. Однако на другой тип сейсмических волн - так называемые поперечные волны, или "волны сдвига" (S-волны), - образование новых трещин оказывает мало влияния. Таким образом, резко нарушается обычное соотношение скоростей волн давления и волн сдвига.

Затем, по мере того как подземные воды постепенно заполняют образовавшиеся трещины, это соотношение восстанавливается до нормального. Однако в результате проникновения воды увеличивается давление внутри горных пoрод, и они как бы "смазываются", в результате чего одна сторона разлома скользит вдоль другой. Именно это перемещение и ощущается на поверхности как подземный толчок.

Взаимодействие волны давления с волной сдвига, на котором основана техника прогнозирования землетрясений, впервые было открыто советскими учеными. Обычно отношение скорости Р-волн к скорости S-волн составляет в среднем 1,7. Но вот, работая в Гармском районе Таджикистана, ученые заметили, что за 2-4 недели до подземного толчка отношение скоростей сейсмических волн понижалось на 12-15%. Затем незадолго до первого толчка оно приходило в норму. Об этом открытии советских ученых, как было сообщено на страницах американского еженедельника "Тайм", американские специалисты услышали в 1971 году на международной встрече ученых в Москве. Важность открытого феномена не ускользнула от их внимания, и они решили поискать подобные сдвиги скоростей волн на сейсмографах, установленных на севере штата Нью-Йорк в районе озера Блю-Маунтин. В дополнение к уже существующей сейсмологической станции ученые установили в различных точках еще семь портативных сейсмографов и ежедневно снимали показания приборов. Усилия ученых не пропали даром. Первого августа 1973 года во главе сейсмологической группы Колумбийского университета по телефону было сообщено, что по произведенным расчетам "через пару дней" следует ожидать землетрясения силой 2,5 или более балла.